JP6546856B2 - インクジェットプリンター - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンターに関する。

インクジェット式の記録ヘッドから、紙や樹脂フィルムなどの記録媒体に、インクを吐出して画像を記録するインクジェットプリンターが知られている。インクジェットプリンターでは、記録ヘッドを記録媒体に対して数ミリメートルの間隔を隔ててキャリッジに搭載し、キャリッジを記録媒体の搬送方向に対して交差する方向に、例えば直行する方向に、往復移動させながらインクを吐出し、記録を行うものが知られている。キャリッジの往復走査（走査のことをスキャンとも呼ぶ）の往路と復路との切り替えの間に、搬送手段による記録媒体の搬送を行い、記録と搬送を交互に行うことで所望の画像を完成させる。

インクジェットプリンターに用いるインクは、例えば、主溶剤として有機溶剤を使い、その溶剤に顔料を分散させた溶剤インク、紫外線を照射することで硬化するＵＶインクなど様々ものが提案され、用途に応じて利用されている。また、画像の高解像度化が望まれ、記録ヘッドのノズル配置の微細化が進んでいる。また、記録ヘッドの配置によってノズルピッチを狭小化する試みも行われている。

例えば、記録ヘッドのノズルの配置の一例として、特開２０１４‐９７６５０号公報には、カラーインク用のヘッドに対して透明インク用のヘッドのノズルが、半ピッチずれた位置になるように配置されたものが開示されている。

特開２０１４‐９７６５０号公報

記録ヘッドのノズルの微細化、狭小化がされれば、画質面では精細な画像の記録が可能となる一方、ノズルピッチが近くなることによって、記録媒体に着弾したインクの挙動による画質不良の問題が生じる。

図２は、インクの挙動を説明する図である。この図を用いて、インクの挙動による画質不良の問題について説明する。例えば、塩化ビニル製シートなどの記録媒体２８上に、インクを吐出する。ドット２０を記録後、隣の画素にドット２１を記録した場合、ドット２２、ドット２３のように、ドットの記録範囲がほぼメッシュを埋める程度に広がる。このとき、ドット２２とドット２３の高さはほぼ同じ高さとなる。このように、隣接して記録した場合に、ドットの広がりに影響が無く記録できれば、所望の画像を記録できる。

しかし、ドット２４を記録後、その上にドット２５を記録した場合や、飛翔曲がりにより、狙った位置に着弾せずに重なるなど、インクが乾燥しないうちに接触した場合に、ドットが結合してしまう場合がある。これにより、一つの画素の範囲に堆積するインクの量が多くなってしまい、乾燥性が悪くなる問題が生じる。インクが乾燥せずに流動的な状態となると流れたり、斑になったりの問題を生じる。このように、同一画素の位置や隣接した位置に記録した場合に、インクが結合し乾燥性が悪くなると、記録するドットに悪影響が出てしまう。すなわち、所望の画像を記録することができない、という問題が生じる。

本願発明は、上述課題を解決する発明であり、本願発明のインクジェットプリンターは、複数のノズルが配置され、前記ノズルから記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、前記記録媒体を支持するプラテンと、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に対して交差する主走査方向に往復走査するキャリッジと、前記記録ヘッドの前記ノズルからのインクの吐出を制御する制御手段と、を有し、前記記録ヘッドの前記ノズルは、前記記録媒体の搬送方向に沿った方向に等間隔に配置されており、前記キャリッジには、前記インクの色に応じて複数の前記記録ヘッドが搭載されており、前記記録ヘッドは複数のブロックに分割され、所定の領域に、前記ブロックの分割数に応じたパス数回の走査による記録を、１走査毎に前記ブロックを変えて記録することによって画像を記録するインクジェットプリンターにおいて、前記記録ヘッドは、第１グループと第２グループの２つのグループに分かれて前記キャリッジに配置され、前記第１グループに属する前記記録ヘッドの前記インクを吐出する前記ノズルの列は、前記第２グループに属する前記インクを吐出する前記ノズルの列に対して、前記搬送方向の上流方向に前記ノズル間のピッチの半分ずれて配置されており、前記第１グループに属する前記記録ヘッドの前記ノズルと前記第２グループに属する前記ノズルとによる１回の走査における前記記録媒体に記録するラインの間が、少なくとも１ドット分離れており、前記第１グループに属する前記記録ヘッドの前記搬送方向の最上流側の前記ブロックは、下流側の前記ブロックに含まれる前記ノズルの数より１ノズル多く前記ノズルを有し、前記制御手段は、１回の走査において、同一の前記グループに属する前記記録ヘッド同士によって、同一のドットの位置に前記インクを吐出しない制御を行うことを特徴とする。

本願発明により、記録ヘッドのノズルピッチを狭く配置した場合であっても、記録媒体に記憶される隣接するドットの相互の影響を抑えることのできるインクジェットプリンターを提供できる。

図１は、記録ヘッドの配置を説明する図である。 図２は、インクの挙動を説明する図である。 図３は、インクジェットプリンターのブロック図である。 図４は、画像の記録動作を説明するための図である。 図５は、インクジェットプリンターの外観図である。

図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。

図１は、記録ヘッドの配置を説明する図である。記録媒体にカラーの記録を行うために、シアン色のインクを吐出するＣヘッド１、マゼンタ色のインクを吐出するＭヘッド２、イエロー色のインクを吐出するＹヘッド３、黒色のインクを吐出するＫヘッド４の４台の記録ヘッドが、後述のキャリッジに固定される。これらの記録ヘッドは、Ｃヘッド１とＹヘッド３が、キャリッジの進行方向にノズルが重なるように配置されている。Ｍヘッド２とＫヘッド４が、キャリッジの進行方向にノズルが重なるように配置されている。また、Ｃヘッド１とＭヘッド２のノズルが、半ピッチずれて配置されている。また、キャリッジの移動方向を主走査方向、記録媒体の搬送方向を副走査方向と呼ぶ。

例えば、各記録ヘッドのノズルの配置は、１インチ当たり１８０のノズルが配置されている。これにより１８０ｄｐｉの記録ができる。隣り合う記録ヘッドは、この半分の間隔で記録ができる。隣り合う記録ヘッドのノズルピッチが、記録媒体の搬送方向に半ピッチずれるようにキャリッジに固定されている。

Ｍヘッド２のノズル７とＫヘッド４のノズル９は、同一のキャリッジの走査で、同じライン上にドットを記録できる。Ｃヘッド１のノズル５とＹヘッド３のノズル８は、同一のキャリッジの走査で、同じライン上にドットを記録できる。副走査方向にノズル位置がずれた２つの記録ヘッドのグループができれば隣接させなくとも良い。

例えば、ドット１０とドット１１はＭヘッド２で記録し、ドット１２はＫヘッド４で記録できる。しかし、同一の走査で、ドット１１とドット１２を記録した場合に、最初に記録したドットに、次に記録したドットが引き寄せられ、画像不良を引き起こしてしまうので、記録順番を制御する必要がある。また、Ｃヘッド１のノズル５とノズル６は、同時に吐出しても、離れているので、ドットが重なることがない。Ｃヘッド１のノズル５とＭヘッド２のノズル７が同時に吐出した場合は、ドット１０とドット１３の間に１ドット分の隙間があるので、ドットが重なることがない。ドット１０とドット１１のように、間に１ドット分の隙間があれば、ドットが重なることがない。一つの記録ヘッドが、１回の走査で記録するドット間に３ドット分入る例を説明したが、搬送方向に解像度を更に上げることもできる。

図３は、プリンターのブロック図である。制御手段３０は、演算、制御、判別、設定などの処理動作を実行するＣＰＵを備える制御回路である。制御手段３０はＲＯＭ３１に格納されている制御プログラムに従って動作する。ＲＡＭ３２は、記録データのバッファや制御手段３０による処理のワークエリア、データの一時的な記憶などをするメモリーとして用いられる。操作パネル３３は、制御手段３０の制御によって動作する。操作パネル３３はＬＣＤパネルを備え、様々な表示を行うことができ、またキーボードを備え、入力することができる。ユーザーによる各種設定値の入力や、装置の状態の表示、警告ができる。

キャリッジ移動モーター駆動回路３４は制御手段３０の制御によって動作し、キャリッジを移動させるモーターを駆動する。キャリッジ位置検出センサー３５は、キャリッジの位置を検出するセンサーである。キャリッジ位置検出センサー３５の出力を制御手段３０が取得し、演算して各種制御に用いる。たとえば、キャリッジ位置検出センサー３５は、キャリッジが移動可能に固定されているレールに沿って配置されたリニアスケールの目盛を、リニアセンサーで検出する構成である。このセンサー出力に基づいてキャリッジの位置を演算して取得できる。この位置に基づいて、制御手段３０は、キャリッジを移動制御できる。

すなわち、キャリッジの位置が分かることで、キャリッジに固定されている記録ヘッドの位置も分かり、キャリッジの位置に応じて記録ヘッドからインクを吐出する制御が可能となる。

ヘッド駆動回路３６は制御手段３０によって制御される。ヘッド駆動回路３６を介して、記録ヘッドを動作させる。記録ヘッドが複数搭載されている場合、制御部３０及びヘッド駆動回路３６は、各々の記録ヘッドを個別に駆動させることができる。ヘッド駆動回路３６は制御手段３０から入力された情報に基づいて、各記録ヘッドのインク吐出もしくは不吐出のデータ、吐出タイミング信号を生成し、記録ヘッドに出力し、記録ヘッドを駆動させる。このタイミングはキャリッジ位置検出センサー３５によって取得したキャリッジの位置に基づいて演算される。各ノズルに対応してインクの吐出、不吐出を制御することができる。インクを吐出させる場合には、オン波形を生成し、不吐出の場合には、オフ波形を生成し、各記録ヘッドへ転送する。吐出のタイミングはキャリッジの位置に応じて演算され、記録ヘッドに信号を与える。

キャリッジの移動時間と、キャリッジ位置検出センサー３５から取得して求めた位置情報から、キャリッジの移動スピードが演算できる。通常、キャリッジの移動スピードを一定に制御しながら、インクを吐出する。インクの吐出タイミングを一定周期とすることで、記録するドットの間隔を一定にすることができる。この吐出タイミングによって、キャリッジの移動方向に１ドット毎の記録ができる。更に細かく吐出タイミングを演算し、用いることもできる。吐出タイミングは、記録媒体と記録ヘッドのノズル面の距離によって最適になるように、予め決められている。その距離と吐出タイミングとの関係は、予めＲＯＭ３１に記憶され、制御手段３０が必要に応じて、距離を取得し、その取得した距離に応じて、ＲＯＭ３１に記憶された関係を用いて、吐出タイミングを決定する。制御手段３０に接続された不図示の距離センサーを用いる。ＲＯＭ３１には、段階的な距離と、それに応じた吐出タイミングのデータが関連付けられて記憶されている。

記録媒体搬送手段３７は、制御手段３０の制御によって動作する。記録媒体搬送手段３７は、搬送ローラー、搬送ローラーを駆動するモーターを含む。搬送ローラーを動作させて記録媒体を搬送する。搬送方向に、少なくとも１ドット単位の送り精度で記録媒体を搬送することができる。さらに細かく制御をしても良い。記録媒体の種類によっては、搬送ローラーに挟まれた状態で変形し、変形した状態で搬送されることで、搬送誤差が生じ、補正を要する場合もある。記録媒体の搬送は、好ましくは０．０１〜０．１ドット単位の距離で搬送できることが好ましい。

図４は、画像の記録動作を説明するための図である。制御手段３０によって、記録媒体搬送手段３７、キャリッジ検出センサー３５、ヘッド駆動回路３６等の要素を制御して、記録媒体に画像を記録する。記録ヘッド４０は記録ヘッド４１よりも記録媒体の搬送方向の上流に配置されている。説明を簡略化するために、各記録ヘッド４０、４１のノズルを１３個で説明する。また、４つのブロックに分けた場合で説明する。このノズルの配置の差は、ノズル間のピッチの半分の距離である。すなわち、記録媒体の搬送方向において、記録ヘッド４０の各ノズル間に、記録ヘッド４１の各ノズルが配置される。これにより、１回の走査で、２つの記録ヘッドにより２倍の解像度で記録できる。すなわち１ヘッドなら１８０ｄｐｉであるが、２ヘッドなら３６０ｄｐｉとなる。

ここでは、４回の走査、すなわち４パスの記録を行い、７２０ｄｐｉの解像度の画像を完成させる例を用いて説明する。記録ヘッド４０を第１のグループに属する記録ヘッド、記録ヘッド４１は第２のグループに属する記録ヘッドとして説明する。例えば、第１のグループはシアン色、イエロー色、第２のグループはマゼンタ色、ブラック色で分けることができる。暗色、暖色の色を分けることで好適な画質を得ることができ、好ましい。

記録ヘッド４０のブロックの内、記録媒体の搬送方向の最上流側の第１ブロック４４は、最上流側のノズル４２を含み、他のブロック、例えば第２ブロック４５、第３ブロック４６、第４ブロック４７、に比べ１ノズル多く配置してある。また、記録ヘッド４１は、最下流側のブロックのノズル４３を含み、他のブロックより、１ノズル多く配置されている。

１つのブロックの幅に相当する領域の画像が、４回の走査（スキャン）で完成する動作について説明する。１スキャン目から６スキャン目までの動作を説明することで、１つのブロックの幅に相当する領域の３つ分の領域の画像が完成する動作を説明する。同じ動作を繰り返すことで全体の画像の記録が可能となる。図の例では、１つの領域は、ノズルが付加されていない１つのブロックに含まれるノズルの数が３なので、副走査方向に連続した１２ライン分となる。

まず、１スキャン目に、記録ヘッド４０の最上流側のブロックと、記録ヘッド４１の最上流側のブロックによって、１つ目の領域の最初の記録をする。そのとき、ノズル４２は使用せずに記録する。また、主走査方向にドットを連続させて記録する制御はせずに、必ず少なくとも１ドット空けて記録を行う。図４の中で、記録ヘッド４０によって記録されるドットを白丸、記録ヘッド４１によって記録されるドットを黒丸、前回の走査又はそれ以前の走査で記録されたドットを灰色丸で表示した。

また、離間して形成したドットとドットの間に、同一のグループの他の記録ヘッドにより、同一ライン上にあるノズルを用いてドットを形成することができる。同一グループの記録ヘッド同士のドットが、同一走査において、同一の画素位置にドットを形成することを防止できるので、好ましい。同一走査において、同じ画素位置に２ドット形成した場合に、インクの嵩が多くなり、乾燥性が悪くなる。そこで、同じ走査ではなく、異なる走査において、同一の画素位置にドットを形成するように制御する。

次に、キャリッジが記録エリアを通過し、折り返えし、再び記録エリアに達するまで、すなわち、往路の走査と復路の走査とを切り替えるときに、記録媒体を搬送する。このとき、基準搬送量に対して、１ドット分の距離をプラスして搬送する。これにより、記録ヘッド４１の上流から２番目のブロックの先頭のノズルによって、前回記録したドットの上流側の隣のライン上にドットを形成する。基準搬送量は、各ブロックの先頭のノズル間の距離である。例えば、図４では、１２ドット分に相当する搬送量である。基準搬送量分の搬送をした場合に、前回記録したライン上にドットが重なることになる。

次に、往路の走査と復路の走査とを切り替えるときに、記録媒体を搬送する。このとき、基準搬送量に対して、２ドット分の距離をマイナスして搬送する。これにより、記録ヘッド４１の上流から３番目のブロックの先頭のノズルによって、前回記録したドットの主走査方向に沿って記録されたライン上にドットを形成する。また、このとき、３領域目の最初のスキャンとなり、ノズル４２によってドットを形成する。

次に、往路の走査と復路の走査とを切り替えるときに、記録媒体を搬送する。このとき、基準搬送量に対して、１ドット分の距離をマイナスして搬送する。これにより、記録ヘッド４１の上流側から４番目のブロックの先頭のノズルによって、前回記録したドットの下流側の隣のライン上にドットを形成する。

次に、往路の走査と復路の走査とを切り替えるときに、記録媒体を搬送する。このとき、基準搬送量に対して、２ドット分の距離をプラスして搬送する。これにより、記録ヘッド４０、４１の最下流側のブロックにより、２領域目の画像が完成する。

次に、往路の走査と復路の走査とを切り替えるときに、記録媒体を搬送する。このとき、基準搬送量に対して、１ドット分の距離をプラスして搬送する。これにより、記録ヘッド４０、４１の最下流側のブロックにより、３領域目の画像が完成する。

２つの記録ヘッドの搬送方向におけるノズル間は少なくとも１ドット分離れているので、同一走査で、副走査方向におけるドットの隣接位置には、ドットを形成することができない。制御手段によって、パス毎に、主走査方向に隣接するドットを記録しない制御、すなわち、ドット間に１ドット分以上の隙間を空けて記録する制御を行うことで、同一の走査で隣接するドットを記録することを防げる。また、ノズルが一つ多いブロックを最上流側に置くことで、連続して、同一の走査において、隣接する位置にドットを形成せずに記録が可能となる。また、ノズル間には３ドット分の隔たりがあるので、それを補う搬送制御必要であり、１ドット単位で必要量の搬送をすることが必要となる。

また、同一のグループに属する記録ヘッドは、プリントマスク用いて、２色が重ならないようにする。例えば、片方が吐出ならば、片方は非吐出とするデータをプリントマスクに配置して用い、それに応じてインク吐出処理を行い、ドットの重なりを防止する。

１回の走査内で、インクが乾かずに流動性がある状態でドットが結合することを防止できる。その結果１ドットのエリア内のインクの体積が増えることによる乾燥不良を極力抑制することができ、所望の位置、すなわち理想的な位置にドットを配置することで、高画質な画像を得ることができる。また、上記のように各ドットが点在し、均一のサイズにすることができるため、１ドットにかけられるエネルギー量のばらつきを抑えられ、無駄も避けられる。ドットを乾燥、または硬化させるための時間は、エネルギーは同じだったとしても従来比で小さくなることが期待できる。高画質を維持したまま高速での印刷が可能となる。

また、主走査方向にドットを連続して形成しない方法が好ましいが、複数ドット形成し、複数ドット分空けるドットの形成方法も考えられる。例えば、３ドット連続して形成し、３ドット空け、この空けた位置に同一グループの他の記録ヘッドによってドットを形成する方法である。連続してドットを形成するので、ドットを形成する時間間隔が短いので、ドットが乾かない状態で、隣の画素にドットを形成することになる。そのため、ドットの結合の可能性が、少し高まる恐れがある。

主溶媒が水のインク、すなわち溶媒中に水を５０重量％以上含むインクは、同一の走査内で、ドットが隣接した場合に、結合してしまう恐れが高く、隣接位置にドットを形成しない制御が好ましい。

図５は、プリンターの全体の概要を説明する図である。インクジェットプリンター５０は、キャリッジ５３をプラテン５４の上空を往復移動させながら、プラテン５４に吸着させた記録媒体にインクを吐出し、画像を記録する。プラテン５４は平板であり、その板に細孔が開けられ、裏側に吸引室が配置され、空気を引き込み、その力で記録媒体を吸着して平らに支持する。プラテン５４の裏面には、ヒーターが配置されている。このヒーターによって、プラテン５４上の記録媒体を加熱する。インクは、この加熱によって乾燥が促進される。プラテン５４の副走査方向の下流側には、ペーパーガイド５５が配置され、排出された記録媒体を加熱し、インクの定着を促進させる。また、ペーパーガイド５５に対向した位置にファンヒーター５１が備わり、加熱あるいは送風により、インクの定着を促進する。

搬送ローラー５２が、プラテン５４の長手方向に沿って複数配置され、記録媒体を搬送する。搬送ローラー５２によって、記録媒体がプラテン５４方向に搬送され、プラテン５４に支持された記録媒体の上方をキャリッジ５３が走査しながら、そこに搭載された記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録する。

本発明は、インクジェットプリンターに適用できる。

１ Ｃヘッド
２ Ｍヘッド
３ Ｙヘッド
４ Ｋヘッド
５ ノズル
１０ ドット
３０ 制御手段
３１ ＲＯＭ
３２ ＲＡＭ
３３ 操作パネル
３４ キャリッジ移動モーター駆動回路
３５ キャリッジ位置検出センサー
３６ ヘッド駆動回路
３７ 記録媒体搬送手段
４０ 記録ヘッド
４１ 記録ヘッド
４２ ノズル
５０ インクジェットプリンター
５２ 搬送ローラー
５３ キャリッジ
５４ プラテン

Claims (4)

1. 複数のノズルが配置され、前記ノズルから記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドと、
   前記記録媒体を支持するプラテンと、
   前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記記録ヘッドを搭載し、前記記録媒体の搬送方向に対して交差する主走査方向に往復走査するキャリッジと、
   前記記録ヘッドの前記ノズルからのインクの吐出を制御する制御手段と、を有し、
   前記記録ヘッドの前記ノズルは、前記記録媒体の搬送方向に沿った方向に等間隔に配置されており、
   前記キャリッジには、前記インクの色に応じて複数の前記記録ヘッドが搭載されており、
   前記記録ヘッドは複数のブロックに分割され、所定の領域に、前記ブロックの分割数に応じたパス数回の走査による記録を、１走査毎に前記ブロックを変えて記録することによって画像を記録するインクジェットプリンターにおいて、
   前記記録ヘッドは、第１グループと第２グループの２つのグループに分かれて前記キャリッジに配置され、前記第１グループに属する前記記録ヘッドの前記インクを吐出する前記ノズルの列は、前記第２グループに属する前記インクを吐出する前記ノズルの列に対して、前記搬送方向の上流方向に前記ノズル間のピッチの半分ずれて配置されており、
   前記第１グループに属する前記記録ヘッドの前記ノズルと前記第２グループに属する前記ノズルとによる１回の走査における前記記録媒体に記録するラインの間が、少なくとも１ドット分離れており、
   前記第１グループに属する前記記録ヘッドの前記搬送方向の最上流側の前記ブロックは、下流側の前記ブロックに含まれる前記ノズルの数より１ノズル多く前記ノズルを有し、
   前記制御手段は、１回の走査において、同一の前記グループに属する前記記録ヘッド同士によって、同一のドットの位置に前記インクを吐出しない制御を行うことを特徴とするインクジェットプリンター。
2. 前記制御手段は、１回の走査において、夫々の前記記録ヘッドが、前記主走査方向のドット間に１ドット分の間隔を空けて前記インクを吐出する制御をすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンター。
3. 前記第１のグループに含まれる前記記録ヘッドは、前記ノズルから前記インクの吐出をするか否かをプリントマスクによって制御され、該プリントマスクは、同一の走査においては、同一の位置に異なる前記記録ヘッドから前記インクを非吐出データの配置がされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットプリンター。
4. 前記インクの主溶媒は水であり、前記インクの溶媒は、前記水を５０重量％以上含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のインクジェットプリンター。

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